Технология и организация производства молочных продуктов

В настоящее время сухие молочные продукты в промышленности вырабатывают в широком ассортименте. Наибольший удельный вес составляют различные виды сухого цельного молока и молока обезжиренного то же время осваиваются новые виды сухих молочных продуктов: быстрорастворимое цельное молоко и его разновидности сухие смеси для различных видов мороженого сухие смеси для кисломолочных напитков сухие молочные смеси для детского питания.

Наряду с этим производят сухие сливки с сахаром и без него сливки высокожирные сухие масло коровье сухое.

Сухие молочные продукты представляют собой сыпучие порошки которые характеризуются высокой массовой долей сухих веществ (от 95 до 98 5%) в зависимости от вида продукта и способа его производства.

Большое значение придаётся сухим молочным продуктам из побочных продуктов (вторичного сырья).

Из молочной сыворотки получают сухую сыворотку которая используется в хлебопекарной промышленности в медицине при производстве мороженого и плавленых сыров в других отраслях народного хозяйства. Пахта перерабатывается на пахту сухую.

Сухие молочные продукты существенно различаются по массовой доле жира. Форма частиц сухих продуктов отличается и зависит от способа сушки. При распылительной сушке частицы сухого цельного молока имеют шарообразную форму сухого молока «Смоленского» - форму агломератов сухого быстрорастворимого цельного молока 15% жирности - форму агломератов запылённых поверхностно-активными веществами.

Таблица 1 - Физико-химические показатели сухих молочных продуктов

Продукты с частицами в форме агломератов обладают более высокой скоростью растворимости. Увеличение плотности частицы и её объемной массы способствуют также ускорению растворения сухих молочных продуктов.

Сыпучесть сухих молочные продуктов зависит от силы трения и сцепления частиц между собой. Высокая массовая доля сухих веществ обеспечивает высокую транспортабельность и хранимость сухих молочных продуктов. Массовая доля влаги в них зависит от вида продукта и колеблется от 1,5 до 7%. Форма частиц продуктов и как следствие растворимость их зависит от способа и технологии сушки.

Физические модели частиц сухого молока. Одиночные частицы имеют полость и пронизаны сетью трещин и капилляров часть которых сообщается с внутренними полостями. Предполагается, что ввиду высокой массовой доли молочного белка в сухом молоке его мицеллы в частице контактируют друг с другом и тоже образуют пространственный каркас.

Лактоза в частице может находиться в кристаллическом состоянии лишь определённая её часть. При этом кристаллы лактозы могут располагаться как на поверхности так и внутри частиц и кристаллизованная лактоза оказывает непосредственное влияние на пористость частиц.

Молочный жир имеющий форму близкую к шарообразной в основном равномерно распределён в частицах располагаясь как на поверхности так внутри в том числе на поверхности полостей и стенок капилляров. Условно жир подразделяют на три основные группы: поверхностно свободный жир жир содержащийся во внутренних областях полостей и защищённый жир который не экстрагируется жирорастворителем при отсутствии механического воздействия на частицы сухого молока. Массовая доля свободного поверхностного жира колеблется от 0,5 до 20%.

Теоретические основы сушки.

Сушка - это процесс удаления влаги. При производстве всех видов сухих молочных продуктов процесс удаления свободной влаги проводят в две ступени - сгущение и сушка сгущенного продукта. Сгущение выпариванием производится до такой величины общей м.д. сухих веществ при которой м.д. ККФК в воде не превышает 18-20% и продукт не утрачивает текучесть.

Сгущенные смеси высушивают до конечной влажности устанавливаемой в зависимости от форм связи воды с составными частями сухого вещества сухого молока. В молоке цельном наряду с свободной содержится связанная вода (около3- 2%). Связанная вода недоступна микроорганизмам не является растворителем не участвует в микробиологических и биохимических процессах не замерзает при 0°С. Она прочно связана с составными частями молока. Удаление её сопровождается необратимыми изменениями сухих веществ перерабатываемого молока- сырья. Исходя из этого связанная вода должна быть оставлена в сухих молочных продуктах. Из составных частей молока воду связывают белки на 95% ( всей связанной) по массовой доле которых и устанавливают конечную влажность продукта - не более 15% от м.д. белка в нём. На этом основано нормирование конечной влажности сухих молочных продуктов по достижению которой заканчивают процесс сушки.

Молочные продукты сушат различными способами: распылительным в потоке горячего воздуха в кипящем слое контактным (плёночным) сублимацией и в состоянии пены. Не зависимо от способа сушки в процессе производства должно быть обеспечено: - получение заданной конечной влажности продукта

- его свободной сыпучести с минимальным содержанием свободного поверхностного жира

- максимальная растворимость и высокая её скорость при минимальных потерях сырья и продукта.

При сушке в потоке горячего воздуха или контактным способом нельзя допускать перегрева пересыхания и пригарания сухого порошка.

Технология производства сухих молочных продуктов

Все технологические операции получения сухого молока можно подразделить на две группы:

- процессы обработки исходного сырья до сушки;

- сушка и все последующие операции.

Технологические операции первой группы являются общими для производства молочных консервов:

- приёмка оценка качества сортировка очистка охлаждение и резервирование;

- нормализация состава молока тепловая обработка сгущение;

- гомогенизация сгущенного молока.

Вторая группа операций составляет:

- сушка охлаждение сухого продукта;

- фасовка упаковка хранение.

Независимо от вида продукта предназначенного для сушки необходимо соблюдать ряд общих обязательных при производстве сухих продуктов.

1.Сгущенный продукт сразу после выхода из вакуум-выпарного аппарата необходимо профильтровать.

2.Температура сгущенного молока перед сушкой должна быть не ниже 40°С. В целях интенсификации сушки возможен подогрев до 55-60°С.

3.Необходимо стремиться к снижению длительности воздействия температур на продукт.

4.Сгущённый продукт после вакуум-выпарного аппарата непрерывного действия можно подавать непосредственно на сушку с помощью специального насоса. Сушильные установки перед подачей сгущенного продукта подготавливают. Для этого камеру распылительных сушилок прогревают 15-20 мин и распыляют горячую воду в течение 5-7 мин. Контактные сушилки прогревают пропуская горячую воду. Режим сушки контролируют по основному показателю - температуре входящего в сушилку горячего воздуха и выходящего из него.

Таблица 2 - Режим сушки

Молоко цельное сухое.

Молоко сухое цельное вырабатывают 20-ти 25-и% жирности.

По органолептическим физико-химическим и санитарно-гигиеническим показателям молоко сухое цельное должно отвечать требованиям действующего стандарта ГОСТ Р 52791-2007. В зависимости от этих показателей при оценке качества молоко сухое подразделяют на высший и первый сорт.

Вкус и запах сухого цельного молока должен быть чистым без посторонних привкусов свойственным свежему пастеризованному молоку. Для молока первого сорта допускается привкус перепастеризации и слабокормовой.

По консистенции - это сухой мелкий порошок или порошок состоящий из агломерированных частиц сухого молока. Допускается незначительное количество комочков легко рассыпающихся при механическом воздействии.

Для молока плёночной сушки - сухой порошок из измельчённых плёнок.

Сухое молоко должно быть белого цвета с кремовым оттенком. Для первого сорта допускаются отдельные пригорелые частички сухого молока.

Сухое цельное молоко первого сорта может использоваться только для переработки в других отраслях пищевой промышленности.

Для реализации в торговой сети в сети общественного питания для приготовления детских питательных смесей для выработки восстановленного пастеризованного молока и других молочных продуктов используется молоко сухое только высшего сорта.

В сухом молоке расфасованном в потребительскую тару в мешки и фанерно-штампованные бочки с полиэтиленовыми вкладышами массовая доля влаги в продукте должна быть не более 4%. При расфасовке в фанерно-штамповочные бочки с вкладышами из крафт-бумаги или пергамента - не более 7%.

Содержание токсичных элементов микотоксинов антибиотиков гормо-нальных препаратов и пестицидов в продукте не должно превышать допустимых уровней установленных СанПин.

По микробиологическим показателям в сухом молоке не допускаются БГКП в 0 1г продукта для всех видов. В молоке сухом для детского питания не допускаются БГКП в 1г продукта.

Патогенные микроорганизмы в т.ч. сальмонеллы не допускаются в 25г сухого молока, коагулазоположителные стафилококки не допускаются в 10г сухого молока для производства детского питания. КМА и ФАМ в 1г сухого продукта должны быть не более 50000 для высшего сорта и 70000 -для первого.

В розничную торговлю выпускают сухое молоко только в потребительской таре.

В потребительской таре сухое молоко должно храниться при Т от 1 до 20° С и относительной влажности воздуха не более 75% до 3-х месяцев.

Расход нормализованного молока на выработку 1 тонны сухого цельного молока с учётом предельно допустимых потерь установлен на 1т продукта расфасованного в транспортную тару расход смеси молока с м.д. жира 3, 0-3,1% установлен 8704кг, в несезонный - 8713кг . В случае расфасовки продукта в потребительскую тару расход сырья составит: 8707кг и 8717кг соответственно.

Сухие молочные продукты для детского питания

Сухие молочные детские продукты представляют собой многокомпонентные смеси, которые вырабатывают на основе коровьего молока с добавлением различных ингредиентов путем сгущения, сушки и расфасовки в среде инертного газа в многослойную упаковку, снабженную мерной ложкой и инструкцией по применению в домашних условиях. Детские сухие продукты производят по нескольким технологическим схемам.

Основными отличиями этих схем является внесение наполнителей, способ подготовки компонентов и способ сушки. Вносить наполнители можно добавляя их к жидкой молочной основе или смешивая сухую молочную основу с сухими наполнителями.

Технологический процесс производства сухих продуктов детского питания высушиванием нормализованной многокомпонентной смеси включает следующие операции: приемку, подготовку сырья, сепарирование молока, получение нормализованной смеси, гомогенизацию, пастеризацию и охлаждение нормализованной смеси, нагревание ее и сгущение, сушку и охлаждение, смешивание молочной основы с сухими пищевыми компонентами, фасование и упакование. Сгущение смеси осуществляют в вакуум-выпарной установке, а сушку - на распылительных сушильных установках, оснащенных инстантайзером. Благодаря применяемому способу подготовки компонентов и сушке, сухие молочные продукты для детского питания выпускаются двух видов: требующие варки и не требующие варки, так называемые инстант-продукты.

К сухим детским молочным продуктам относятся адаптированные и частично адаптированные смеси с торговыми марками «Малютка», «Малыш», «Бебелак», сухие молочные и безмолочные каши «Малышка», сухие молочные смеси для лечебного питания «Энпиты», «Низко-лактозные продукты», сухие каши для диетического питания.

Сухая молочная смесь «Малютка» предназначена для питания детей с первых дней жизни до 1 - 2-месячного возраста. Готовая смесь «Малютка» содержит жира не менее 25 %, углеводов - 52, в том числе сахарозы - 23, минеральных веществ - 4 и влаги - 4%. Содержание белка и минеральных солей в продукте ниже по сравнению с коровьим молоком. Наряду с этим увеличено содержание углеводов и незаменимых жирных кислот. Продукт обогащен витаминами и препаратом двухвалентного железа. Сырьем для смеси «Малютка» служит обезжиренное молоко, сливки, растительные жиры, свекловичный сахар, солодовый экстракт или лакто-лактулоза, лимоннокислые соли калия и натрия, витамины водорастворимые (С, РР, В6), жирорастворимые (A, D, В) и глицерофосфат железа.

Технологический процесс включает приготовление сухой молочной основы и смешение ее с сахаром, витаминами и препаратом железа.

Сухая смесь «Малыш» предназначена для питания детей с 1-2 месячного возраста до 1 года. Ее получают путем смешивания сухой молочной основы с сахаром, мукой или толокном, витаминами В₆, РР, С и глицерофосфатом железа. В производстве смеси «Малыш» не используют солодовый экстракт и лимоннокислые соли.

Современные адаптированные смеси вырабатываются из смеси цельного молока, деминерализованной молочной сыворотки, мальтодекстрина, молочного сахара, кукурузного мала, с добавлением макро и микро-элементов, витаминов, мио-инозитола, холина, таурина, L-картнитина.

2. Технология производства пастеризованного и стерилизованного молока

Характеристика пастеризованного молока.

Виды пастеризованного молока различаются термической обработкой (пастеризованное и топленое), содержанием жира и СОМО. Пастеризованное молоко выпускают с массовой долей жира 2,5; 3,2; 3,5; 6 % и нежирное, топленое (4 и 6 % и нежирное), белковое (2,5 и 1 %), витаминизированное (3,2 % и нежирное), молоко с наполнителями (с какао, кофе).

Молоко пастеризованное должно иметь вкус и запах, свойственные свежему молоку, без посторонних привкусов и запахов, представлять собой однородную жидкость без осадка, иметь белый цвет со слегка желтоватым оттенком. Массовая доля СОМО молока жирностью 2,5; 3,2 и 3,5 % должна быть не менее 8,1 %, а белкового-10,5 и 11 % соответственно для молока с массовой долей жира 2,5 и 1 %. В молоке с массовой долей жира 6 % СОМО должно быть не менее 7,8 %. Кислотность пастеризованного молока с массовой долей жира 2,5; 3,2 и нежирного, а также топленого должна быть не более 21 °Т, молока с массовой долей жира 3,5 и 6 % -20 °Т, белкового - 25 °Т. Пастеризованное молоко должно иметь степень чистоты не ниже I группы и температуру не более 8 °С.

По микробиологическим показателям молоко пастеризованное, фасованное в бутылки и пакеты, подразделяют на группы А и Б. Общее количество микроорганизмов в 1 мл должно составлять для группы А не более 50 000, для группы Б - 100 000, титр кишечной палочки должен быть соответственно не менее 3 и 0,3. Молоко, фасованное во фляги и цистерны, не подразделяется на группы и должно содержать не более 200 000 микроорганизмов в 1 мл, титр кишечной палочки должен быть не менее 0,3. Пастеризованное молоко не должно содержать патогенных микроорганизмов.

Сырьем для производства пастеризованного молока служат цельное и обезжиренное молоко, сливки, сухое цельное молоко, сухое обезжиренное молоко и сливки. Для производства витаминизированного молока используют препарат витамина С, а молока с наполнителями - порошок какао, кофе и сахарный песок.

Принятое сырье в процессе хранения и перед использованием контролируют по составу и качественным показателям.

Технологический процесс производства пастеризованного молока.

Технологический процесс производства пастеризованного молока осуществляется следующим образом. Вначале оценивается качество молока и проводится его приемка, в процессе которой молоко перекачивается центробежными насосами из автомолцистерн в емкости для хранения. Одновременно устанавливается масса принимаемого молока взвешиванием его на весах, в емкостях с тензометрическим устройством или регистрируется объем молока с помощью счетчиков для молока. Измерение массы молока можно также осуществить путем использования тарированных автомолцистерн или емкостей.

После взвешивания молока или регистрации его объема оно охлаждается до 4-6 °С на пластинчатых охладителях. Молоко с температурой не выше 10 °С допускается принимать без охлаждения. Охлажденное молоко хранится в емкостях и нормализуется путем смешения с рассчитанным количеством обезжиренного молока или сливок.

Если пастеризовацное молоко вырабатывают из сухого цельного или сухого обезжиренного молока и сливок, то сырье подготавливают следующим образом. Сначала устанавливают качество сухого продукта и его состав. Продукт удовлетворяющий требованиям действующего стандарта, растворяется в водопроводной воде, подогретой до 45--50 °С. Полученная смесь охлаждается до 5-8 °С и для лучшего растворения белков хранится в течение 3-4 ч. По окончании хранения к восстановленному молоку добавляется недостающее количество воды.

Принятое цельное молоко и полученное восстановленное после хранения подвергаются подогреву до 40-45 °С и очистке на сепараторах-молокоочистителях. Предварительная очистка восстановленного молока допускается также на фильтрах.

При наличии на производстве сепараторов-нормализаторов молоко нормализуется путем отделения сливок. В этом случае нормализацию молока при хранении не проводят. Одновременно с нормализацией происходит очистка молока от механических загрязнений.

После этого молоко подогревается до 62-63 °С и при производстве топленого, восстановленного молока, а также молока с повышенной массовой долей жира (3,5; 6 %) гомогенизируется при давлении 10-15 МПа.

Нормализованное и гомогенизированное молоко пастеризуется при 76 °С с выдержкой 15-20 с. Затем молоко охлаждается до 4-6°С и поступает на хранение в течение не более 6 ч. Перед розливом восстановленное молоко обычно смешивается с цельным молоком.

Охлажденное молоко после хранения разливается в бутылки, пакеты, фляги или цистерны. Пастеризованное молоко хранится после розлива при температуре 0-8 °С не более 36 ч, в том числе на предприятии-изготовителе - не более 18 ч.

Рисунок 1 - Схема технологической линии производства пастеризованного молока: 1-насосы для молока; 2 - счетчик для молока; 3 - емкости для молока; 4 - пластинчатая охладительная установка; 5 - уравнительный бачок; 6 - пластрнчатая пастеризационноохладительная установка для молока; 7 - сепаратор; 8 - гомогенизатор; 9 - трубчатая пастеризационная установка; 10 - емкость

Производство пастеризованного молока осуществляется на технологической линии (рис. 3). Молоко центробежным насосом перекачивается в емкости для хранения, которые оснащены надежной термоизоляцией. Сырое молоко хранится в емкостях различной вместимости. Горизонтальные и вертикальные емкости вместимостью 2000-30 000 л размещают внутри здания, а крупные емкости на 50 000 и 100 000 л устанавливают вне здания, поскольку их высота обычно превышает высоту одноэтажного помещения.

Если для производства пастеризованного молока используют сухое молоко или сливки, то для растворения сухого продукта применяют установки мешалочного или протирочного типа производительностью соответственно 15 000 и 10 000 кг/ч.

В установке мешалочного типа сухое молоко подается в рабочий цилиндр через воронку, в которой имеется сито для отделения больших комочков молока. Вода поступает в цилиндр через патрубок, расположенный под воронкой. Вращением вала с лопастями внутри цилиндра осуществляется интенсивное перемешивание смеси сухого молока с водой.

На установке протирочного типа растворение сухого продукта осуществляется путем его подачи вместе с водой на сито, через которое смесь протирается лопастями с резиновыми вкладышами.

Восстановленное молоко отводится из установок центробежным насосом.

Подогрев сырого молока перед его очисткой или нормализацией осуществляется в рекуперативной секции пластинчатой ,пастеризационно-охладительной установки, куда молоко подается насосом из емкости.

Для очистки молока от механических загрязнений используются центробежные сепараторы-молокоочистители или сепараторы-нормализаторы, в которых наряду с очисткой происходит нормализация молока по жиру.

Очищенное и нормализованное молоко поступает сначала во вторую секцию рекуперации пастеризационно-охладительной установки, где нагревается путем теплообмена с горячим пастеризованным молоком до 62-63 °С, гомогенизируется при необходимости в гомогенизаторе, а затем поступает в секцию пастеризации, где его температура повышается до 74-76 °С в результате теплообмена с горячей водой. Из секции пастеризации молоко направляется в выдерживатель, который оно проходит за 15-20 с. Затем молоко охлаждается в секциях рекуперации и охлаждения. Из пастеризационно-охладительной установки молоко подается в промежуточную емкость, откуда направляется на розлив.

Молоко разливают в стеклянные бутылки и бумажные пакеты вместимостью 0,25; 0,5 и 1 л, а также в полиэтиленовые пакеты вместимостью 0,5 и 1 л. В отличие от бутылок пакеты из бумаги и полиэтиленовой пленки используются однократно. При этом исключается сложный процесс мойки, сокращаются необходимые площади, численность обслуживающего персонала, расход энергии, моющих средств и воды, улучшаются санитарные условия производства. Бумажная и полимерная тара значительно легче бутылок и поэтому удобна для потребителя и транспортировки. Однако при хранении готовой продукции и ее реализации в бумажной и полимерной упаковке возможны потери продукта из-за нарушения герметичности швов упаковки. Это может быть вызвано низким качеством упаковочного материала, некачественной работой, автоматов для упаковки и хранением бумажных пакетов с молоком в помещениях с повышенной влажностью.

Линии по розливу молока в бутылки обычно имеют производительность от 2000 до 36 000 бутылок в час.

На линиях производительностью 2000 и 3000 бутылок в час операции выемки бутылок из ящиков и укладки их в ящики выполняются вручную.

Ящики с бутылками со склада подаются транспортером к дек-рейтеру, где бутылки извлекаются из ящиков и транспортером для бутылок направляются к бутыломоечной машине. Вымытые бутылки по пути движения к разливочно-укупорочному автомату визуально контролируются на чистоту. Разбитые и грязные бутылки отбраковываются. На разливочно-укупорочном автомате бутылки заполняются молоком по уровню с помощью разливочной машины карусельного типа, а затем укупориваются алюминиевыми колпачками на укупорочной машине. Наполненные и укупоренные бутылки автоматически с помощью Крейтера укладываются в ящики, которые предварительно проходят санитарную обработку в ящикомоечной машине, расположенной на транспортере между декрейтером и крейтером. Количество разливочно-укупорочных автоматов, устанавливаемых в линии, зависит от производительности линий. Линия производительностью 6000 бутылок в час оборудована одним, а более производительные линии - двумя разливочно-укупорочными автоматами. Наполнение бутылок происходит по уровню под вакуумом. Бутылки с дефектом горлышка или разбитые не заполняются молоком и при дальнейшем движении отбраковываются.

Розлив молока в бумажные и полиэтиленовые пакеты осуществляется на автоматах, предназначенных для изготовления пакетов, наполнения их молоком и автоматической укладки пакетов в ящики.

Бумажные пакеты выпускаются различной формы: формы тетраэдра (тетра-пак), бруска (брик-пак) и в виде бруска с квадратным основанием (пюр-пак).

Упаковки тетра-пак и брик-пак образуются из рулона бумажной ленты. Однако конструкция упаковочного материала, используемого для этих упаковок, различна. При изготовлении упаковки тетра-пак используется бумага, дублированная полиэтиленом с наружным покрытием из парафина. Для упаковок брик-пак используется бумага, покрытая с двух сторон полиэтиленом. Такая конструкция бумаги и применение аппликатор ной ленты позволяют получать пакеты с большей прочностью швов по сравнению с пакетом тетраэд-ной формы. Прямоугольная форма удобна для транспортировки и использования. Розлив в пакеты брик-пак осуществляют на установках «Тетра-Брик» (Швеция), имеющих производительность от 3000 до 9000 упаковок в час. Вместимость упаковок от 0,1 до 1,0 л.

Характеристика стерилизованного молока.

Стерилизованное молоко выпускают в полимерной упаковке (полиэтиленовые мешки, пакеты из комбинированного материала). Молоко в в пакетах из комбинированного материала вырабатывается с массовой долей жира 2,5 и 3,2 % и кислотностью не выше 20 °Т. Плотность стерилизованного молока всех видов должна быть не ниже 1027 кг/м3.

Для производства стерилизованного молока используют молоко, кислотность которого не выше 18 °Т, плотность не ниже 1027 кг/м3, степень чистоты не ниже I группы и бактериальная обсемененность не ниже I класса. Кроме того, молоко должно обладать термоустойчивостью, т. е. белки молока не должны коагулировать при воздействии высоких температур.

Для проверки термоустойчивости наиболее надежными считаются алкогольная и тепловая пробы. Сущность алкогольной пробы заключается в смешении одинаковых объемов (по 2 мл) молока и этанола. Для молока в пакетах из комбинированного материала - 75 %-ный. Если не образуется хлопьев белка, то молоко считается термоустойчивым. Тепловая проба цроводится путем нагревания молока до 130 °С в течение 20- 60 мин. При этом молоко не должно свертываться. Термоустойчивость молока можно повысить добавлением, цитрата натрия или динатрийфосфата в количестве 0,05-0,1 %.

Технологический процесс производства стерилизованного молока.

Производство стерилизованного молока осуществляется двух-/и одноступенчатым способами.

Двухступенчатый способ. Молоко стерилизуется дважды: сначала в потоке, а затем в бутылках после розлива. В результате первой стерилизации молока уничтожаются микроорганизмы и их споры.

При розливе молоко вторично обсеменяется микроорганизмами, поэтому проводится повторная стерилизация молока после розлива и укупорки бутылок.

Рисунок 2 - Схема технической линии производства стерилизованного молока: 1- уравнительный бак; 2 - трубчатый аппарат; 3 - гомогенизатор; 4 - промежуточная емкость; 5 - подогреватель; 6 - автомат для фасовки молока; 7 - укупорочный автомат; 8 - гидростатический стерилизатор; 9 - бутыломоечная машина; 10 - главный транспортер; 11 - башня предварительного нагревания; 12 - стерилизационная башня; 13 - башня первой ступени охлаждения; 14 - башня второй ступени охлаждения

Стерилизованное молоко, полученное двухступенчатым способом, подвергается значительному термическому воздействию, в результате которого уничтожаются все микроорганизмы, их споры и инактивируются ферменты.

Готовый продукт хранится в помещении, защищенном от прямого солнечного света при температуре 1-20 °С не более 2 мес. В летнее время допускается хранение при температуре до 25 °С.

Отечественная линия производства стерилизованного молока в бутылках двухступенчатым способом показана на рис. 43. Очищенное и нормализованное молоко, температура которого 4-6 °С, из емкости для хранения подается в уравнительный бак, откуда насосом нагнетается в первую секцию рекуперации трубчатого стерилизатора, где нагревается горячим молоком до 65-70 °С и подается на гомогенизатор. Гомогенизация осуществляется при давлении 20 МПа. Затем молоко нагревается во второй секции рекуперации до 118-120 °С и поступает в секцию стерилизации, представляющую собой двухрядный трубчатый змеевик внутри бачка. В бачок подается пар под давлением 0,4-0,8 МПа, которым молоко нагревается до 140 °С. После зоны стерилизации молоко проходит выдерживатель - трубчатый змеевик, где происходит выдержка в течение 20 с. Стерилизованное молоко охлаждается до 20-25 °С в секциях рекуперации. Общая длительность тепловой обработки и гомогенизации составляет 5 мин.

После стерилизации молоко резервируется в двух емкое 6000 л, а затем направляется в подогреватель, в котором подогревается горячей водой до 60-65 °С.

Подогретое молоко самотеком поступает в разливочно-укупорочный автомат для розлива в узкогорлые бутылки вместимостью 0,5 л. Подготовка бутылок осуществляется в бутыломоечной машине. После мойки бутылки имеют температуру около 60 °С. Это предотвращает термобой бутылок при розливе.

Укупоренные кронен-коркой бутылки направляются в башенный стерилизатор, состоящий из четырех башен. В первой башне молоко в, бутылках нагревается горячей водой до 90 °С, во второй происходит стерилизация паром при 116-118 °С в течение 12-15 мин, в третьей и четвертой молоко охлаждается. Бутылки выходят из стерилизатора охлажденными до температуры около 45 °С. Дальнейшее охлаждение осуществляется в камере для хранения, куда бутылки направляются после укладки их в ящики. Производительность линии 6000 бутылок в час.

Одноступенчатый способ. Молоко стерилизуется только в потоке и разливается в полимерную тару (бумажные и полимерные пакеты). Стерилизацию молока проводят путем пароконтактного и косвенного нагревания.

При пароконтактном нагревании молока до температуры 135-140 °С происходит денатурация сывороточных белков с образованием довольно крупных белковых частиц. Для того чтобы белковые частицы не выпадали в осадок при хранении молока, рекомендуется проводить гомогенизацию после стерилизации, так как наряду с дроблением жировых шариков при гомогенизации дробятся белковые частицы денатурированного белка.

При косвенном нагревании молока да температуры стерилизации денатурированные белки оседают на стенках теплообменных аппаратов или их частицы выделяются в выдерживателях (стабилизаторах), установленных перед секцией стерилизации. Для выделения частиц денатурированных белков можно использовать также сепараторы. Поэтому при стерилизации молока с применением косвенного нагревания молоко гомогенизируется обычно перед стерилизацией при температуре 65-75 °С.

Молоко, полученное одноступенчатым способом, хорошо сохраняет вкусовые свойства, в нем в меньшей степени разрушаются ферменты и витамины. По своим свойствам оно приближается к пастеризованному. Одноступенчатый способ производства стерилизованного молока наиболее экономически целесообразен, так как энергетические затраты значительно ниже по сравнению с затратами двухступенчатого способа. Однако одноступенчатому способу производства стерилизованного молока присущи и определенные недостатки. Так, все технологические операции после стерилизации должны проводиться с соблюдением асептических условий, что значительно усложняет конструкцию оборудования. В результате сохранения в молоке термостойких ферментов ухудшаются вкусовые свойства молока при хранении. Поэтому стерилизованное молоко, полученное одноступенчатым способом, рекомендуется хранить не более 10 суток при температуре 1-20 °С.

Производство стерилизованного молока одноступенчатым способом осуществляется на различных технологических линиях импортного производства. Наиболее широко используются линии ВТИС, «Стеритерм» (Швеция) и «Элекстер» (Финляндия).

Линия ВТИС включает стерилизационную установку, асептическую емкость и автоматы для розлива молока в асептических условиях. В качестве вспомогательного оборудования используются воздушный компрессор для вытеснения молока из асептической емкости, ротационные компрессоры для подачи горячего воздуха в трубчатый подогреватель автомата для фасовки, пневматический стопкоразборщик и сборщик для ящиков, корзиномоечная машина, транспортеры и установка для безразборной мойки емкостей и трубопроводов. Линии ВТИС выпускаются производительностью от 2000 до 12 000 л/ч.

Охлажденное и нормализованное молоко поступает в уравнительный бак, откуда центробежным насосом подается в пластинчатый теплообменник, где оно нагревается горячей водой до 75 °С. Вода нагревается до 78-80 °С в пароконтактном нагревателе. После пластинчатого теплообменника молоко объемным насосом высокого давления нагнетается в пароконтактный нагреватель для молока, где температура его за доли секунды достигает 140 °С. При этой температуре молоко выдерживается в течение 3-4 с. Выдержка происходит при продвижении молока от пароконтактного нагревателя до возвратного клапана. Затем через возвратный клапан молоко направляется в вакуум-камеру, в которой закипает и мгновенно охлаждается до 76 °С в результате выделения пара, равного по количеству пару, введенному в молоко при стерилизации. Этот пар конденсируется в конденсаторе, которым оборудована вакуум-камера. Разрежение в камере создается вакуум-насосом, удаляющим воздух и газы из молока. В асептическом гомогенизаторе молоко гомогенизируется при давлении 20-25 МПа, а затем в асептической секции пластинчатого теплообменника оно охлаждается водой приблизительно до 20 °С. В случае недостаточного нагревания в пароконтактном нагревателе молоко с помощью возвратного клапана, управляемого датчиком температуры, направляется в пластинчатый охладитель, где охлаждается водой до 75 °С, и поступает в уравнительный бачок. Одновременно со срабатыванием возвратного клапана подача молока в установку прекращается. Для возобновления рабочего цикла установки не требуется ее стерилизации, поскольку нестерильное молоко не попадает в асептическую часть установки.

Стерилизованное и охлажденное молоко поступает в асептическую емкость, представляющую собой герметически закрытый цилиндр с рубашкой для охлаждающей воды. Вместимость емкости обычно составляет от 600 до 20 000 л. Внутри емкости установлены распылительные сопла для автоматической безразборной мойки.

Для подачи продукта к автомату для фасовки используют сжатый воздух, который перед поступлением в емкость стерилизуется с помощью фильтров.

Из асептической емкости молоко подают на автоматы для фасовки, конструкция которых позволяет создать асептические условия при розливе.

Линия ВТИС комплектуется автоматами «Тетра-Пак Асептик» и «Тетра-Брик Асептик» (Швеция), на которых молоко разливается в бумажные пакеты.

Принципиальная схема образования пакета тетраэдной формы представлена на рис. 44, а. Лента бумаги перед образованием из нее трубы обрабатывается в ванне с 15%-ным раствором пероксида водорода. После образования бумажной трубы она нагревается с помощью электронагревателя. Температура у поверхности бумаги поддерживается 200-250 °С. При такой температуре пероксид водорода разлагается на воду и атомарный кислород. Вода испаряется, и в трубе образуется смесь пара и кислорода. Микро-организмы, попавшие в эту зону из воздуха, погибают, что предотвращает загрязнение молока микрофлорой. В стерильную зону бумажной трубы, расположенную между электронагревателем и первым поперечным швом, по трубопроводу подается молоко. Таким образом соблюдается стерильность продукта при розливе. Производительность автомата для пакетов вместимостью 0,5 л составляет 3600 пакетов в час, для пакетов вместимостью 0,25 л - 4500 пакетов в час.

На автомате «Тетра-Брик Асептик» молоко разливается в пакеты прямоугольной формы вместимостью 0,5 и 1 л. Схема образования пакета представлена на рис. 44, б. Лента бумаги обрабатывается 15%-ным раствором пероксида водорода при 80 °С. Для удаления раствора с поверхности бумаги используется обдувка бумаги стерильным воздухом..

Линия «Стеритерм» предназначена для производства стерилизованного молока с применением косвенного нагрева. Коэффициент рекуперации тепла на линии «Стеритерм» составляет 90 %. При косвенном нагревании не требуется очищать пар от механических загрязнений, так как он не смешивается с продуктом, а используется только для подогревания воды.

В состав линии «Стеритерм» входят промежуточный бак-балансер, насос для молока, пластинчатый теплообменник с секциями подогрева и асептического охлаждения молока, пластинчатый теплообменник для стерилизации, система циркуляции воды, гомогенизатор асептический, система безразборной мойки, пульт управления, асептическая емкость и автоматы для фасовки.

Охлажденное нормализованное молоко через бак-балансер подается насосом в пластинчатый теплообменник и нагревается до 66 °С в результате теплообмена со стерилизованным молоком, поступающим из гомогенизатора. Подогретое молоко подается насосом в стерилизатор и нагревается до 137 °С горячей водой, температура которого 140 °С. Затем молоко проходит выдерживатель, обеспечивающий выдержку в течение 4 с. После выдерживателя молоко охлаждается водой в пластинчатом теплообменнике приблизительно до 70 °С и направляется в асептический гомогенизатор, где гомогенизируется при давлении 20-25 МПа. Далее молоко охлаждается до 20°С в результате теплообмена с холодным молоком, поступающим в пластинчатый теплообменник. Охлажденное стерилизованное молоко подается в асептическую емкость или непосредственно к автомату для фасовки. Производительность линии «Стеритерм» составляет 1000-- 8000 л/ч.

В линии стерилизованного молока «Элекстер» (Финляндия) для нагревания молока используется электроэнергия. В состав линии входят весы, емкость для подачи продукта, насос, емкость для смешения, емкость для горячей воды, промежуточные емкости для молока, гомогенизатор, стерилизатор, автоматы для фасовки и система безразборной мойки.

Стерилизатор выполнен из трубчатых элементов, скомпонованных в один блок цилиндрической формы. Производительность одного блока 1000 л/ч. Требуемая производительность линии достигается параллельным подключением нескольких блоков. Обычно в линию включают не более восьми блоков.

Сырое нормализованное молоко натуральное или восстановленное сначала нагревается горячим стерилизованным молоком до 70-75 °С и гомогенизируется в неасептическом гомогенизаторе. Затем путем рекуперации молоко нагревается до 115 °С, после чего оно поступает в трубу сопротивления, в которой с помощью электроэнергии температура его повышается до 140 °С. Длительность выдержки составляет 2 с.

Стерилизованное молоко проходит две секции рекуперации, в которых охлаждается до 40 °С, а затем - секцию водяного охлаждения, в которой охлаждается до 20 °С.

Из стерилизационной установки молоко непосредственно направляется на фасовку. В линии используются асептические автоматы для фасовки производительностью 2000 упаковок в час. В качестве упаковочного материала используется полимерная пленка, не проницаемая для солнечного света. Вместимость упаковки 0,2-0,5 л. Из одного рулона пленки можно изготовить 4000 упаковок вместимостью 0,5 л.

Для стерилизации пленки она облучается ультрафиолетовым светом. В зону фасовки подается стерильный воздух. Перед наполнением мешка воздух внутри него заменяется стерильным инертным газом. Для укладки упаковок в пластмассовые ящики машина оборудована специальным устройством, которое отсчитывает и укладывает в ящик мешки.

3. Источники бактериальной загрязненности молока

Молоко в естественных условиях поступает непосредственно из молочной желез и короны в ротовую полость теленка. При этом бактериальное загрязнение его из окружающей среды практически исключено. Однако молоко, выделяемое из молочной железы, не свободно от микроорганизмов, оно содержит от нескольких сотен до тысячи бактерий в 1 мл. Эти микроорганизмы попадают в молоко непосредственно в молочной железе, они проникают в нее через сосковый канал. Это - секреторное обсеменение.

Хотя секреторное обсеменение (загрязнение) количественно невелико, однако необходимо учитывать, что при инфекционных заболеваниях и заболеваниях вымени с молоком выделяются и их возбудители, которые частично патогенны для человека. Рекомендуется проводить сдаивание первых струек молока не только из-за высокого содержания микроорганизмов в первых порциях, но и вследствие наличия загрязнений в отверстии соскового канала, которые удаляются с первыми струйками молока.

Молоко, полученное при доении, всегда подвергается бактериальному загрязнению из окружающей среды - это постсекреторное обсеменение.

Постсекреторное обсеменение молока обусловлено условиями содержания животного, окружающей средой, в которой они находятся, состоянием инвентаря, соприкасающегося с молоком, а также зависит от соблюдения гигиенических норм персоналом, участвующим в получении и обработке молока.

Важнейшими источниками бактериального загрязнения молока при ручном доении являются кожа вымени, шерстный покров коровы, воздух, руки и одежда дояра.

В доильном ведре, а также в посуде для хранения и транспортировки молока с учетом их гигиенического состояния происходит дальнейшее, различное по степени обсеменение.

Кожа вымени является одним из источников бактериального обсеменения молока, так как на ней часто остаются частицы загрязненной подстилки, навоза, корма, земли содержащих огромное количество сапрофитных и патогенных бактерий гнилостные, масляно-кислые, из группы кишечной палочки, стафилококки, стрептококки которые являются потенциально опасными для человека. Степень ее загрязненности зависит от условий содержания животных и ухода за выменем.

По данным Г.Ф. Коган, Л.П. Горинова (1991), содержание бактерий на коже сосков колеблется в больших пределах и составляло в зависимости от механического их загрязнения - от 5 тыс. до 1 млн. 1 мл смыва,. и зависела от содержания животных. Бактериальная обсемененность кожи вымени была выше в стойловый период, чем в пастбищный. При беспривязном боксовом содержании коров в 1 мл смыва с кожи сосков (без видимых загрязнений) они обнаруживали в пастбищный период в среднем 19952±459 в стойловый - 48 318±7297 микроорганизмов. При загрязнении кожных покровов вымени навозом в 1мл смыва содержались десятки миллионов бактерий.

По данным А. П. Маланина и др. (1984), кожа вымени была инфицирована золотистым стафилококком 32 % коров. Постоянными носителями являлись около 20 % коров, и не было выявлено животных, у которых течение 2-3 мес. не обнаруживали бы на коже сосков золотистого стафилококка. К. концу зимнего стойлового периода количество носителей увеличивалось до 80% летом снижалось до 15-20 %. При наличии трещин эрозии кожи сосков плотность инфицирования в смывах возрастала до 500-800 тыс./мл. Условия промышленной технологии содержания (бесподстилочное, беспривязно-боксовое) способствовали увеличению числа коров - носителей золотистого стафилококка на коже сосков и вымени примерно на 17-20 % по сравнению с традиционной технологией (стойлово-привязное, наличие сменяемой подстилки, в летний период - пастбищное).

Для снижения бактериального загрязнения молока проводят обязательную преддоильную обработку вымени. Однако при обмывании вымени группы коров несменяемой водой из одного ведра число микробов на коже вымени не уменьшается, а увеличивается, что связано с сильной контаминацией микробами воды и полотенца. По сведениям Г.Ф. Коган, Л.П. Горинова (1991) в воде после обмывания вымени одной коровы содержалось от 14 тыс.. до 417 тыс. бактерий в 1 мл, пяти коров -- от 560 тыс.. до 5 млн. бактерий, десяти коров -- до 20 млн. По данным других авторов в 1 мл воды, которой было обмыто вымя у 9 коров, содержалось 1 млн. бактерий, а молоко последней коровы имело в 8 раз большую бактериальную обсемененность, чем молоко коровы, вымя которой было обмыто чистой водой. После недостаточнойй преддоильной обработки на вымени остаются частицы навоза в виде маленьких корочек, в которых сапрофитные и патогенные микроорганизмы жизнеспособны в течение нескольких дней и даже недель. Особенно опасно фекальное загрязнение больными животными, у которых патогенные бактерии выделяются с калом, например, при туберкулезе, сальмонеллезе. Помимо того, что с кожи вымени микробы во время доения попадают в молоко, они могут через сосковый канал проникать в молочную железу и вызывать мастит, загрязнять доильные стаканы, молокопровод и молочную посуду.

В микрофлоре окружающей среды, кормах и особенно в подстилке, играющих важную роль в бактериальном загрязнении молока при ручном доении, преобладает следующая микрофлора: стрептококки, лактобациллы, пропионовокислые бактерии, микрококки, бациллы, клостридии, дрожжи, плесневые грибки и др. (рис. 3). Энтеробактерии составляют лишь относительно незначительное количество.

Бактерии с частицами пыли и грязи попадают в молоко. Чистота кожи коров на количество микроорганизмов в выдоенном молоке влияет незначительно. Особое значение имеет содержание микроорганизмов в воздухе коровника.

Этот показатель в меньшей степени зависит от общей чистоты помещения и в большей - от времени раздачи кормов, особенно силоса, уборки навоза и проведения других работ в коровнике.

Рисунок 3 - Схема бактериального загрязнения молока при ручном доении

Если молоко выдаивают доильными аппаратами, то существенное бактериальное обсеменение происходит непосредственно в доильных аппаратах, доильной установке, системе молокопроводов ( рис. 4). Содержание микроорганизмов в в молоке, выдоенном машинным способам, при хорошем гигиеническом состоянии доильной установки почти на 10% выше, чем в молоке, выдоенном вручную.

Рисунок 4 - Схема бактериального загрязнения молоко при машинном доении.

Микрофлора молока, полученного при ручном доении, относится к окислительной, зависящей от содержания углеводов, а микрофлора молока, выдоенного машинным способом, не зависит от содержания углеводов и является преимущественно грамотрицательной гнилостной микрофлорой, которая попадает в молоко с загрязненного доильного оборудования и первично заносится в него водой, используемой для мытья посуды.

Микрофлора молока, полученного при ручном доении, относится к окислительной, зависящей от содержания углеводов, а микрофлора молока, выдоенного машинным способом, не зависит от содержания углеводов и является преимущественно грамотрицательной гнилостной микрофлорой, которая попадает в молоко с загрязненного доильного оборудования и первично заносится в него водой, используемой для мытья посуды.

Микрофлора молока, полученного при ручном доении, относится к окислительной, зависящей от содержания углеводов, а микрофлора молока, выдоенного машинным способом, не зависит от содержания углеводов и является преимущественно грамотрицательной гнилостной микрофлорой, которая попадает в молоко с загрязненного доильного оборудования и первично заносится в него водой, используемой для мытья посуды.

При несоблюдении ветеринарно-санитарных правил по уходу за доильными установками и молочной посудой на внутренней поверхности элементов доильных установок, особенно молокопроводов, соединительных муфт, патрубков образуется осадок, так называемых молочный камень, который формируется из остатков молока, солей жесткости воды или щелочных моющих средств. Молочный камень является гнездилищем различных микроорганизмов, а также прекрасной защитой от губительного действия дезинфицирующих средств. Поэтому запрещается эксплуатировать доильные установки при наличии видимых загрязнений внутренних поверхностей до проведения санитарной обработки. При обследовании санитарного состояния доильных установок в ряде хозяйств, где получали молоко с высокой бактериальной обсемененность, было установлено, что санитарное состояние их было неудовлетворительным. Микробное число смывов составляло от сотен тысяч до десятков миллионов бактерий в 1 мл, коли -титр достигал 10⁶, титр энтерококков - 10⁴.

Наибольшую бактериальную обсемененность имели резиновые шланги доильных аппаратов, молокопровод с соединительными муфтами, элементы счетчиков молока. Причем количество микроорганизмов зависело от состояния внутренней поверхности оборудования. Так, при наличии микротрещин и шероховатостей на внутренней поверхности резиновых и пластмассовых деталей бактериальная обсемененность была в десятки раз больше, чем таких же элементов с гладкой поверхностью. Причем микробное число смыва с деталей, имеющих на поверхности молочный камень, оставалось высоким (до 200 тыс. бактерий в 1 мл) и после проведения санитарной обработки с механической чисткой. С загрязненного молочного оборудования, как правило, выделяли патогенные стафилококки. Считается, что кожные покровы вымени и доильная аппаратура служат источником почти 99 % всей первичной микрофлоры молока.

В связи с тем, что ежедневно молочнохозяйственный инвентарь после использования промывают, очищают и дезинфицируют, на нем не имеются или имеются в небольшом количестве микробы, образующие молочную кислоту; на инвентаре преимущественно размножаются грамотрицательные бактерии. В зависимости от характера обработки на инвентаре в разной степени могут оседать молочные остатки. Они состоят преимущественно из белка и жира, причем водорастворимый составные части, особенно лактоза, часто попадают с промывочной водой. Грамположительные микроорганизмы, образующие молочную кислоту и облигатно использующие углеводы, не находят благоприятной питательной среды в наслоениях на инвентаре, содержащих лактозу. Грамотрицательным бактериям в качестве питательной среды служат протеины и жиры.

Щелочные средства, используемые для очистки инвентаря, в сильной степени подавляют бактерии, образующие молочную кислоту. Применение дезинфицирующих средств, которые при недостаточной дозировке и низких температурах являются более эффективными по отношению к грамположительным молочнокислым бактериям, чем к грамотрицательным, способствует преобладанию в молоке гнилостных бактерий. При хранении молока в холодильниках также создаются благоприятные условия для грамотрицательной психротрофной микрофлоры, в то время как размножение грамположительной, преимущественно мезофильной микрофлоры, тормозится. Изменение микрофлоры необработанного молока от первоначальной грамположительной, образующей молочную кислоту, к грамположительной подщелачивающей и частично к протеолитической микрофлоре тесно взаимосвязано с широким применением доильных машин и хранением охлажденного молока.